1、實驗二 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系,實驗準(zhǔn)備 實驗?zāi)康?(1)探究彈力與彈簧的伸長量的定量關(guān)系. (2)學(xué)會利用圖象研究兩個物理量之間的關(guān)系的方法. 實驗原理 (1)如圖 s2-1 所示，彈簧在下端懸掛鉤碼時會伸長，平衡時,相等,彈簧產(chǎn)生的彈力與鉤碼重力大小_. 圖 s2-1,(2)用_測出彈簧在不同的鉤碼拉力下的伸長量 x， 建立坐標(biāo)系，以_表示彈力大小 f，以_表 示彈簧的伸長量 x，在坐標(biāo)系中描出實驗所測得的各組(x，f) 對應(yīng)的點，用平滑的曲線連接起來，根據(jù)實驗所得的圖線，就 可探究彈力大小與伸長量之間的關(guān)系. 實驗器材 輕質(zhì)彈簧(一根)、鉤碼(一盒)、刻度尺、鐵架臺、重垂線、,坐標(biāo)紙、

2、三角板等.,刻度尺,縱坐標(biāo),橫坐標(biāo),實驗過程,實驗步驟,鐵架臺,彈簧,刻度尺,豎直,(1)如圖 s2-2 所示，將_放在桌面上(固定好)，將 _的一端固定在鐵架臺的橫梁上，在接近彈簧處將 _(最小分度為 1 mm )固定于鐵架臺上，并檢查刻度尺,是否_.,不掛鉤碼,圖 s2-2 (2)記下彈簧下端_時所對應(yīng)的刻度 l0.,(3)在彈簧下端掛上一個鉤碼，記下靜止時彈簧所對應(yīng)的刻,度 l1.,(4)用上面的方法，記下彈簧下端掛 2 個、 3 個、 4 個 鉤碼時，彈簧下端所對應(yīng)的刻度 l2 、 l3、 l4，并將所得數(shù) 據(jù)記錄在表格中.,數(shù)據(jù)處理,lnl0,總重力,總重力,(1)用 xn_計算出彈

3、簧掛 1 個、2 個、3 個 鉤碼時彈簧的伸長量，并根據(jù)當(dāng)?shù)刂亓铀俣戎?g，計算出所 掛鉤碼的_，這個_就等于彈簧彈力的大小， 將所得數(shù)據(jù)填入表格. (2)以伸長量 x 為橫軸、彈力 f 為縱軸建立坐標(biāo)系，要注意 標(biāo)上坐標(biāo)軸表示的物理量及單位. (3) 在坐標(biāo)軸上選擇合適的標(biāo)度( 能使數(shù)據(jù)布滿整個坐標(biāo) 系)，并將以上數(shù)據(jù)描點表示在圖象中，描點時要留下痕跡. (4)將以上描點連線.要讓盡可能多的點落在同一直線上，讓 其余的點落在直線的兩側(cè)，誤差較大的點舍棄. (5)這就是彈簧彈力的 f-x 圖象，如果圖象在誤差范圍內(nèi)是 一條_的直線，那么說明彈簧彈力與彈簧的伸長量成,正比.,過原點,實驗分析,

4、注意事項,自然下垂,用毫米刻度尺,(1)由于彈簧有一定重量，將其自然懸掛時的長度與平放時 的長度不一樣.量取 l0 時，應(yīng)將彈簧一端固定在鐵架臺上的鐵夾 上，讓其_，再_量得自然狀態(tài)下,的原長，否則圖象將不過原點.,彈性限度,彈力,(2) 只有在_ 內(nèi)，彈簧的_ 才與彈簧的 _成正比.所以在彈簧下掛鉤碼時，注意不要使彈簧所,受拉力超過其_.,伸長量,彈性限度,(3)若用作圖法研究彈簧的彈力與其伸長量的關(guān)系，由于實 驗誤差，依據(jù)實驗數(shù)據(jù)描成的點不完全在一條直線上.這時所作 直線應(yīng)盡量多地通過這些點，并使不在直線上的點盡量均勻分 布在所作直線的兩側(cè).明顯與其他相差很遠(yuǎn)的點應(yīng)該舍去. (4)如果實驗

5、中不用彈簧的伸長量而用彈簧的總長，得到的 圖象將_.根據(jù)實驗?zāi)康囊脧椈傻腳.如 果彈簧伸長量的單位用米，彈力的單位用牛，則函數(shù)表達(dá)式中,常數(shù) k 的單位是牛每米，即 n/m.,不過原點,伸長量,誤差分析 (1)本實驗誤差的主要來源為讀數(shù)和作圖時的偶然誤差. (2)彈簧豎直懸掛時，未考慮彈簧自身重力的影響. (3)為了減小誤差，要盡量多測幾組數(shù)據(jù). 實驗改進(jìn) 1.實驗原理的創(chuàng)新,甲,丙,乙 圖 s2-3,2.數(shù)據(jù)處理的創(chuàng)新,(1)彈力的獲得：彈簧豎直懸掛，重物的重力作為彈簧的拉 力，存在彈簧自重的影響(如圖 s2-3 甲所示)彈簧水平使用， 重物的重力作為彈簧的拉力，消除了彈簧自重的影響(如圖

6、乙、 丙所示).,(2)圖象的獲得：由坐標(biāo)紙作圖得 f-x 圖象由傳感器和計,算機輸入數(shù)據(jù)直接得 f-x 圖象.,【基礎(chǔ)檢測】 1.(多選)如圖 s2-4 甲所示，一個彈簧一端固定在傳感器上， 傳感器與電腦相連.當(dāng)對彈簧施加變化的作用力(拉力或壓力) 時，在電腦上得到了彈簧形變量與彈簧產(chǎn)生的彈力大小的關(guān)系,),圖象，如圖乙所示.則下列判斷正確的是( 圖 s2-4,a.彈簧產(chǎn)生的彈力和彈簧的長度成正比 b.彈力增加量與對應(yīng)的彈簧長度成正比 c.該彈簧的勁度系數(shù)是 200 n/m d.該彈簧受到反向壓力時，勁度系數(shù)不變,解析：由圖象知，f-x 是一個過原點的直線，k,20 0.10,n/m,200

7、 n/m，可知 a 錯誤；彈力增加量與對應(yīng)的彈簧長度的增 加量成正比，與對應(yīng)的彈簧長度不成正比，b 錯誤. 答案：cd,2.(2015 年廣東陽東一中、廣雅中學(xué)聯(lián)考)某同學(xué)利用如圖 s2-5 甲所示裝置做“探究彈簧彈力大小與其長度的關(guān)系”的實 驗.,圖 s2-5,(1)在安裝刻度尺時，必須使刻度尺保持_狀態(tài). (2)他通過實驗得到如圖乙所示的彈力大小 f 與彈簧長度 x 的關(guān)系圖象.由此圖象可得該彈簧的原長 x0_cm，勁度 系數(shù) k_n/m.,(3)他又利用本實驗原理把該彈簧做成一把彈簧測力計，當(dāng) 彈簧測力計上的示數(shù)如圖丙所示時，該彈簧的長度 x_cm.,答案：(1)豎直 (2)4 50 (

8、3)10,考點 1 用圖象法處理實驗數(shù)據(jù) 重點歸納,在 f-x 圖象中：,(1)圖象的斜率表示彈簧的勁度系數(shù)大小.,(2)圖象是過原點的一直線，若實驗處理數(shù)據(jù)方法不一樣， 導(dǎo)致圖象與縱軸、橫軸有交點，應(yīng)具體分析交點所表示的物理 意義.,典例剖析,例 1：(2014 年新課標(biāo)全國卷)某實驗小組探究彈簧的勁 度系數(shù) k 與其長度(圈數(shù))的關(guān)系.實驗裝置如圖 s2-6 所示：一均 勻長彈簧豎直懸掛，7 個指針 p0、p1、p2、p3、p4、p5、p6 分 別固定在彈簧上距懸點 0、10、20、30、40、50、60 圈處；通 過旁邊豎直放置的刻度尺，可以讀出指針的位置，p0 指向 0 刻 度.設(shè)彈簧

9、下端未掛重物時，各指針的位置記為 x0；掛有質(zhì)量為 0.100 kg 的砝碼時，各指針的位置記為 x.測量結(jié)果及部分計算 結(jié)果如下表所示(n 為彈簧的圈數(shù)，重力加速度 g 取 9.80 m/s2). 已知實驗所用彈簧總?cè)?shù)為 60，整個彈簧的自由長度為,11.88 cm.,(1)將表中數(shù)據(jù)補充完整：_；_.,圖 s2-6,圖 s2-7,(3)圖 s2-7 中畫出的直線可近似認(rèn)為通過原點.若從實驗中 所用的彈簧截取圈數(shù)為 n 的一段彈簧，該彈簧的勁度系數(shù) k 與 其圈數(shù) n 的關(guān)系的表達(dá)式為 k_n/m；該彈簧的勁度系數(shù) k 與其自由長度 l0(單位為 m)的關(guān)系的表達(dá)式為 k_n/m.,【考點

10、練透】,1.在“探究彈簧的彈力與伸長量之間關(guān)系”的實驗中，所 用裝置如圖 s2-8 甲所示，將輕彈簧的一端固定，另一端與力傳 感器連接，其伸長量通過刻度尺測得，某同學(xué)的實驗數(shù)據(jù)列于 下表中.,(1)以 x 為橫坐標(biāo)，f 為縱坐標(biāo)，在如圖乙所示的坐標(biāo)紙上 描繪出能正確反映這一彈簧的彈力與伸長量間的關(guān)系圖線. (2)由圖線求得這一彈簧的勁度系數(shù)為_(計算結(jié)果,保留 3 位有效數(shù)字).,甲,乙,圖 s2-8,答案：(1)如圖 d7 所示. 圖 d7,(2)75.0 n/m,(74.076.0 n/m 均正確),2.(2015 年山東臨沂模擬)如圖 s2-9 甲所示，用鐵架臺、彈 簧和多個已知質(zhì)量且質(zhì)

11、量相等的鉤碼探究在彈性限度內(nèi)彈簧彈 力與彈簧伸長量的關(guān)系.,甲,乙,圖 s2-9,(1)為完成實驗，還需要的實驗器材有：_. (2)實驗中需要測量的物理量有：_,_.,(3)圖乙是彈簧彈力 f 與彈簧伸長量 x 的 f-x 圖象，由此可,求出彈簧的勁度系數(shù)為_n/m.,(4)為完成該實驗，設(shè)計的實驗步驟如下：,a.以彈簧伸長量為橫坐標(biāo)，以彈力為縱坐標(biāo)，描出各組(x，,f)對應(yīng)的點，并用平滑的曲線連接起來.,b.記下彈簧不掛鉤碼時其下端在刻度尺上的刻度 l0.,c.將鐵架臺固定于桌子上，并將彈簧的一端系于橫梁上，,在彈簧附近豎直固定一把刻度尺.,d.依次在彈簧下端掛上 1 個、2 個、3 個、4

12、 個鉤碼， 并分別記下鉤碼靜止時彈簧下端所對應(yīng)的刻度，并記錄在表格 內(nèi)，然后取下鉤碼.,e.以彈簧伸長量為自變量，寫出彈力與彈簧伸長量的關(guān)系 式.首先嘗試寫成一次函數(shù)，如果不行，則考慮二次函數(shù).,f.解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義. g.整理儀器.,請將以上步驟按操作的先后順序排列出來：_.,答案：(1)刻度尺,(2)彈簧原長、彈簧所受外力與對應(yīng)的伸長量(或與彈簧對應(yīng),的長度),(3)200,(4)cbdaefg(或 cbdgaef),考點 2 實驗誤差分析 重點歸納,本實驗的誤差主要來源于：彈簧拉力大小的不穩(wěn)定、彈簧,長度的測量和作圖.,典例剖析 例 2：(2015 年福建卷)某同學(xué)做“探究

13、彈力和彈簧伸長量 的關(guān)系”的實驗. (1)如圖 s2-10 甲所示是不掛鉤碼時彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo) 尺刻度，其示數(shù)為 7.73 cm；圖乙是在彈簧下端懸掛鉤碼后指針 所指的標(biāo)尺刻度，此時彈簧的伸長量l 為_cm.,甲,丙,乙 圖 s2-10,(2)本實驗通過在彈簧下端懸掛鉤碼的方法來改變彈簧的 彈力，關(guān)于此操作，下列選項中規(guī)范的做法是_.(填選項 前的字母),a.逐一增掛鉤碼，記下每增加一只鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺,刻度和對應(yīng)的鉤碼總重,b.隨意增減鉤碼，記下增減鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度和,對應(yīng)的鉤碼總重,(3)圖丙是該同學(xué)描繪的彈簧的伸長量l 與彈力 f 的關(guān)系圖 線，圖線的 ab 段明顯偏離直

14、線 oa，造成這種現(xiàn)象的主要原因 是：_.,解析：(1)由圖乙知，讀數(shù)為 14.66 cm，所以彈簧伸長量為 (14.667.73) cm6.93 cm；(2)若隨意增減砝碼，會作圖不方便， 有可能會超出彈簧形變范圍，所以應(yīng)逐一增掛鉤碼，選項 a 正 確.(3)由圖知 ab 段伸長量與彈力不成線性關(guān)系，是因為所掛鉤 碼重力超過彈簧彈力范圍.,答案：(1)6.93 (2)a (3)所掛鉤碼重力超過彈簧彈力范圍,【考點練透】,3.在“探究彈簧彈力大小與伸長量的關(guān)系”的實驗中，甲、 乙兩位同學(xué)選用不同的橡皮繩代替彈簧，為測量橡皮繩的勁度 系數(shù)，他們在橡皮繩下端依次逐個掛上鉤碼(每個鉤碼的質(zhì)量均 為

15、m0.1 kg，取 g10 m/s2)，并記錄繩下端的坐標(biāo) x加i，然后 逐個拿下鉤碼，同樣記錄繩下端的坐標(biāo) x減i，繩下端坐標(biāo)的平,碼個數(shù)),(1)同一橡皮繩的 x加i_x減i . (填“大于”或“小于”) (2)_同學(xué)的數(shù)據(jù)更符合實驗要求. (填“甲”或“乙”) (3)選擇一組數(shù)據(jù)用作圖法得出該橡皮繩的勁度系數(shù)k(n/m).,(4)為了更好地測量勁度系數(shù)，在選用鉤碼時需考慮的因素,有哪些？,答案：(1)小于 (2)乙,(3)取乙同學(xué)的數(shù)據(jù)作圖，如圖 d8 所示.,圖 d8,由圖可得：k58 n/m.,(4)選用鉤碼的質(zhì)量不能過大，否則很容易超出橡皮繩的彈 性限度，質(zhì)量也不能過小，否則橡皮繩的形變量很小，測量誤 差大.,4.某實